基于单色LED补偿白光LED技术的模拟太阳光谱研究

提出一种基于单色LED补偿白光LED技术,模拟日光在可见光范围内的光谱。实际调研了大功率单色LED现状,采用光子在二维空间内联合态密度函数作为单色LED的光谱辐射模型,建立LED模拟仿真数据库。通过求解超定方程组的非负最小二乘解,优化选择不同峰值波长以及半高宽的单色LED与白光LED组合,实现对目标光谱的匹配及太阳光谱的再现。对比研究了白光LED补偿技术和纯单色LED组装技术,并分析了不同种类LED组合对太阳光谱的模拟情况。结果表明,白光LED补偿技术拟合太阳光谱相关指数达到90.74%,优于纯单色LED组装技术。并且当单色LED种类减少时,白光LED补偿技术相比纯单色LED组装技术可以实现更好的模拟效果。该方法对实现基于LED类日光照明具有较好的指导意义。

基于有效集算法的大功率单色LED太阳光谱模拟仿真

利用单色LED实现对AM1.5标准太阳光谱可见光(380~780 nm)波段和标准光源CIE-D65的匹配,提出了通过有效集算法作为目标光谱的匹配算法,将Epitex公司的大功率单色LED的峰值波长和半高全宽数据作为有效集,并建立了一个数据库。将相关指数R^2最大作为优化目标,通过MATLAB编程求解超定方程组的最小二乘解求出拟合所需要的单色LED的种类和数量。拟合AM1.5可见光的最佳组合中使用24种单色LED,相关指数R^2高达0.850 2,拟合标准光源CIE-D65的最佳组合中使用25种单色LED,相关指数R2高达0.940 5。进行了增加LED和减少LED的优化实验。得出的结果对工程实践中单色LED拟合太阳光谱的研究提供了理论基础。

基于单色LED的日光光谱拟合

在照明领域中,LED已被证明是一种很有前途的人造光源,其光谱可以用来合成日光光谱。目前通过不同种类的LED合成日光光谱的关键问题是如何从LED数据库中选择LED型号和确定各型号LED的工作参数。针对这一问题,科学家们提出了通过各种数学模型来表示LED的光谱功率分布,如高斯函数、洛伦兹函数、logistic功率峰函数等。这些数学模型可以准确地反映出LED的非线性光谱特征,包括峰值波长、半高宽、红移等。但是通过数学光谱模型模拟的LED光谱与真实的LED光谱并不完全相同,通过数学光谱模型模拟的LED光谱曲线都是轴对称的。然而,真实的蓝色和绿色LED光谱曲线在短波长的一面更陡,在长波长的一面更缓,红色LED光谱曲线则相反。基于现有的多个LED的基础上提出了一个新的模拟日光光谱的方法。通过设计一个滤光片和调节各个现有的LED光源的辐射量权重(LED光源的辐射量权重为当前LED光源的辐射量与该LED的最大辐射量的百分比)来进行仿真实验,以此模拟出一个新的光源,使其光谱与日光光谱相接近。即将一个滤光片放置在多个LED的混合光源下,通过滤光片的光谱透射率和各个LED光源的辐射量权重来限制光源的光谱,使得修正后的多个LED混合光源的光谱尽可能的接近日光光源光谱。因工业要求需要对滤光片的光谱透射率曲线进行平滑约束。最后通过优化后的滤光片的光谱透射率求出各个LED光源的辐射量权重的最小二乘解,从而得到各个最优的LED光源的辐射量权重。通过仿真实验,最后该方法得到的模拟日光光源的相关色温(CCT)为6492 K,目标光源的相关色温为6503 K。模拟日光光源光谱与日光光谱的拟合优度(R 2)为0.9926。该方法对基于LED的日光光谱拟合的研究有重要的参考价值。

不同单色LED对低温贮藏西兰花的保鲜作用

为改善西兰花的采后贮藏品质,以期为蔬菜保鲜的实际应用提供新思路。本文研究了低温下不同波长的单色发光二极管(lighting-emitting diode,LED)对西兰花品质的保鲜作用。本研究采用了红光(642 nm)、黄光(591 nm)、绿光(519 nm)、蓝光(464nm)、紫光(435nm)不同波长的单色LED照射西兰花,光照时间24h/d,并从感官、理化、营养和微生物指标综合评价分析不同单色LED对西兰花不同贮藏时期品质的影响。结果表明:不同单色LED光照能延缓西兰花在贮藏过程中营养品质的下降。贮藏12 d后,绿光LED(519 nm)能够最大程度地保持西兰花的感官品质,抑制亮度L*的增加,延缓叶绿素、还原糖及可溶性固形物的降解,同时能够有效地抑制微生物的增长速度,延缓色相角度H值的降低、保持维生素C的含量。因此,绿光LED照射对于西兰花的低温贮藏品质的保持效果最佳,从而延长西兰花的贮藏期。

可见光CCD探测单色LED信标光功率分析

为解决可见光CCD对空中飞行器远距离高精度跟踪问题，常常需要在飞行器上安装合作信标，以使探测系统能够尽早探测到目标。以辐射度量为标准，从目标信号、背景信号差值与探测器噪声比值的角度出发，分析了探测单色LED信标与可见光CCD最小探测功率、探测到光点所占像素数以及大气透射率之间的关系，计算了在一定作用距离下满足探测要求的不同波长单色LED信标的光功率，并通过观察地面实验中CCD的成像效果，验证了计算结果的正确性。

单色LED峰值波长和辐射强度的稳定性

通过实验 ,发现随着环境温度的升高 ,LED的峰值波长向长波移动 ,LED的辐射强度则减小 ;同一型号的LED ,上述两个参数的变化程度有所不同 ,使用前必须筛选 ;还发现即使经过 10 0 0h老化 ,LED的辐射强度仍呈下降趋势 ,说明老化时间尚应增加。实验结果有助于判断单色LED作为新型光谱单色光源的可行性。

环境因素对单色红外LED器件探测性能影响分析

单色红外LED器件的发射功率受传输距离、光源工作电流及工作频率等因素的影响,各因素均应视为非平稳变化的影响因素。通过实验标定和曲线拟合建立其影响模型,可以进一步通过生物地理学优化算法进行多参量系统优化,直接确定最佳参量条件。利用生物地理学优化算法是一种全局性优化算法,极适合综合处理不同物理机制的各种外界因素变化对单色红外LED器件的发射功率的影响。该方法可以解决纸张水分测量技术的瓶颈问题,提高其测量精度。

LED单色红光对西兰花采后黄化抑制效果的影响

光照是影响植物生长发育的重要因子,在植物生长过程中,对植物的生理代谢、光合特性、品质及衰老均有广泛的调节作用。然而国内外对于采后光照是否仍然可以提高果蔬品质,延长贮藏保鲜期的研究少见报道。采用红、蓝、绿三种单色光照射处理西兰花,红光对采后西兰花花球黄化具有抑制作用,蓝光抑制作用不明显,而绿光则加速了西兰花黄化,因此本文将重点研究LED单色红光对西兰花采后黄化抑制效果。采用波长为625±5nm,光照强度(100±5)Lx的LED单色红光持续照射西兰花花球,以避光处理为对照。结果表明:LED单色红光能够抑制西兰花花球表面色差L值升高,保持色差-a/b值,延缓叶绿素降解;同时能够降低西兰花呼吸强度,推迟呼吸高峰,降低乙烯生成速率,有效保持了西兰花的商品性。相关性分析表明,采用LED单色红光处理后,乙烯生成速率与黄化指数之间达到极显著正相关水平(p<0.01)。与常规无光处理相比,LED单色红光处理延长了西兰花保鲜期5d左右,为西兰花的贮藏保鲜提供理论依据。本文创新点在于首次将无化学污染、环境友好特性的LED单色光引入西兰花采后贮藏保鲜过程中,重点研究了LED单色红光对西兰花采后颜色变化的影响,明确了LED单色红光对西兰花采后黄化具有抑制作用。

基于单色LED的太阳光谱合成方法

为解决目前白光LED光谱非连续性问题,设计出一种基于单色LED的太阳光谱合成方法。该方法通过构建单色LED光谱模型,采用最小二乘算法以最大相关指数R^2为优化目标,实现对太阳光谱的拟合。在理想峰值波长等间隔LED拟合的基础上,对非等间隔的单色LED进行最佳拟合求解,得到27种单色LED的最优组合,其相关指数R^2达到0.9576;通过递减实验,优化分析两组17种单色LED组合光谱的拟合结果,其混合光谱仍满足AM1.5的A级标准要求,实现了多种LED对太阳光谱的最佳拟合,同时降低了工程应用的难度。

LED单色光和双色光对孔雀鱼成鱼的初步试验

本试验以孔雀鱼成鱼为材料,以LED单色光为光源对孔雀鱼成鱼趋光性、存活率和增重率做初步试验;以LED双色光为光源对孔雀鱼成鱼趋光性进行试验.试验结果表明在LED单色光下:以蓝光为光源孔雀鱼成鱼趋光率为15.69%;以紫光为光源孔雀鱼成鱼存活率为93.75%;以紫光为光源孔雀鱼成鱼增重率为46.32%.在LED双色光下,以紫蓝光光为光源孔雀鱼成鱼趋光率为11.26%.

LED单色光对观赏鱼生长的影响研究

本文介绍了在LED单色光照射下对几种观赏鱼生长的影响及针对家庭水族箱灯光设计等方面的研究。实验中设置白光、绿光、蓝光、红光、黄光五种不同光环境,对金元宝、神仙鱼等观赏鱼进行饲喂观察,探究不同波段光对鱼的生长影响。通过对鱼的行为状态、存活数量、体重变化等指标的观察对比,初步判断红光、绿光更适宜作为观赏鱼的光照环境且更利于水质保持。

基于光学薄膜的LED光谱调制技术

针对白光LED光谱与自然光谱的不同,讨论了采用光学薄膜改善白光LED光谱的可行性,同时提出了一种利用光学薄膜消除白光LED发光光谱中蓝光成份的方法,设计了光学薄膜的透过率曲线,并分析了其可行性.针对单色LED光谱随温度不同发生变化的特点,根据分析样品在4.9°、24°和49°三种环境温度下的光谱分布,设计了一种光学薄膜的透过率曲线,分析利用该设计薄膜改善单色LED光谱温度稳定性的可行性及结果.研究结果表明,在保证白光LED出光效率的前提下,仅靠在发光芯片上镀制光学薄膜的方式并不能改善光谱的结构,而使之与自然光中的可见光谱相似.采用设计的光学薄膜,可以消除白光LED发光光谱中的蓝光波段,提高光谱的舒适性.在4.9°、24°和49°三种环境温度下,利用设计的薄膜可将分析LED的发光光谱的中心波长稳定在700nm附近,相对发光强度稳定在0.2附近,不同温度时光谱分布的相似性也有了较大的改善,研究结果有助于LED照明光源的进一步应用.

大功率LED对水生动植物生长的影响

为探究光照条件对水生动植物的影响,基于水生动植物是在全谱太阳光下进化、生长,选择性接收各种平衡光质的事实,进行了单色LED光源对水生植物和水生动物影响,以及紫外线对藻类栖息影响的实验。通过实验得到了LED水族照明灯具的设计参数。

光谱对小球藻和等鞭金藻生长的影响

采用单色LED光源和荧光灯从效率和速率两个角度研究了光源光谱对海生小球藻和等鞭金藻8701生长的影响,结果表明,连续光谱能够促进较高的最大生长率,蓝光促进生长的效率较高,两者组合能够较好地兼顾效率和速率。为了定量描述光照中的光谱参量,引入光谱吸收系数,根据光源发射光谱和藻体吸收谱计算海藻对光源光谱的量子吸收效率,该系数与实验结果中相应的生长效率成正相关,能够初步以量化形式反映光谱与其生长效率的关系。

解读植物培育人工照明光谱与植物需求效率

通过对光合有效光子通量密度(PPFD)和光合有效辐射通量密度(PARD)二个基本概念的阐述,论述了植物生长所需的光合作用和光形态建成,以及人工照明光源特点和它们在植物生长中的应用。特别是发光二极管(LED)灯与其它光源相比有许多优点:光照强度容易调节、寿命长、可使被照面照度均匀、可按照射部位尺寸制作光源、有许多峰值波长、光源破损时的危害小等。利用LED的光质可按需设置且红光LED产品效率较高的特性,易实现高效率的植物照明。